DE2244196A1 - Primaerteil fuer einen linearen asynchronmotor - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft Primärteile für mehrphasige lineare Asynchronmotoren.

Zu einem mehrphasigen linearen Asynchronmotor gehören ein Primärteil und ein Sekundärteil, die einander gegenüber und in der Längsrichtung relativ zueinander bewegbar angeordnet sind. Der Primärteil trägt eine mehrphasige Erregerwicklung, und der Primärteil und der Sekundärteil sind relativ zueinander so angeordnet daß einen geringen magnetischen Widerstand aufweisende Leitungswege vorhanden sind, die eine magnetische Kopplung zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil bewirken und sich durch elektrisch leitfähigen Werkstoff erstrecken, der mindestens einen Teil des Primärteils bildet. Der während des Betriebs durch die Erregerwicklung längs dieser magnetischen Leitungswege erzeugte Fluß induziert in dem elektrisch leitenden Werkstoff Ströme, die in Wechselwirkung mit dem I'luß treten,, um zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil eine Vortriebskraft zu erzeugen, die parallel zur Längsachse des Motors wirkt. Dieser I'luß wird im folgenden als "Arbeitsfluß" bezeichnet.

Wenn bei einem linearen Asynchronmotor der ^rimärteil große Lücken zwischen den Punkben aufweist, an denen

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die magnetomotorische Kraft einen festen Wert hat, d.h. zwischen den Leitern der Wicklung, stehen dann, wenn der Primärteil einem gleichmäßig leitfähigen Sekundärteil gegenüber liegt, die in der Nähe der Leitung induzierten Ströme in der erwünschten Weise im wesentlichen in Gegenphase zu den ihnen gegenüber fließenden Strömen, doch kann sich gegenüber den erwähnten großen Lücken die Phase des Sekundärstroms in einem unerwünscht großen Ausmaß ändern, so daß sich Verluste an Schubkraft ergeben.

Gemäß der Erfindung ist nunmehr für einen linearen Asynchronmotor ein Primärteil geschaffen worden, der einen langgestreckten Kern aus magnetischem Werkstoff aufweist und mit Wicklungsleitern versehen ist, die sich über die Arbeitsfläche des Kerns erstrecken und eine zur Längsachse des Motors parallele Komponente aufweisen; hierbei sind die Wicklungsleitungen so angeordnet, daß sie beim Betrieb des Motors Linien von konstanter Flußphase auf der Arbeitsfläche des Kerns kreuzen.

Ein Motor, der dieses erfindungsgemäße Merkmal aufweist, bietet den Vorteil, daß die magnetomotorische Kraft in zahlreichen Intervallen sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung einen festen Wert hat.

Ferner ist gemäß der Erfindung für einen linearen Asynchronmotor ein Primärteil geschaffen worden, der einen Kern aus magnetischem Werkstoff und Wicklungsleiter aufweist, welche sich über die Arbeitsfläche des Kerns hinweg erstrecken, bei dem die Wicklungsleiter mindestens auf einem Teil der Arbeitsfläche in Form zweier aufeinander liegender Gruppen angeordnet sind, die gegen die Längsachse des Motors in entgegengesetzten Eichtungen geneigt sind, und bei dem die beiden Gruppen von Wicklungsleitern in unmittelbarer Ilähe des magnetischen Kerns angeordnet sind, um eine magnebische Kopplung zwischen den Leibern und dem Kern herbeizuführen.

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Bei jeder der vorstehend genannten Ausführungsformen können die Wicklungen auf der Oberfläche eines flachen,
nicht mit Zähnen versehenen Kerns statt in zwischen Zähnen vorhandenen Schlitzen angeordnet sein. In diesem Fall liegen die Wicklungen praktisch in dem Luftspalt zwischen dem Eisenteil des Primärteils und dem Sekundärteil des Motors.

Schließlich ist gemäß der Erfindung für einen linearen Asynchronmotor ein Primärteil geschaffen worden, der einen Kern aus magnetischem Werkstoff aufweist, bei dem mindestens ein Teil der·Arbeitsffläche des Kerns eine erste und eine
zweite Gruppe von jeweils parallelen Schlitzen in eine
Anordnung von Zähnen unterteilt ist, bei dem die Schlitze der ersten Gruppe parallel und die Schlitze'der anderen Gruppe im rechten Winkel zur Längsachse des Motors verlaufen^ und bei dem ^n den Schlitzen liegende Wicklungsleiter

- benachbarte/f Zähnejzf zus amme n«rt*? iAc m^/*die Kerne für Phasengruppen bilden.

Die Erfindung und vorteilhafte Einzelheiten der Erfindung werden im folgenden anhand schematischer Zeichnungen an Ausführungsbeispielen näher erläutert» Es zeigt:

Fig. 1 im Grundriß die Arbeitsfläche des Primärteils einer Ausführungsform eines mit quer verlaufendem Fluß arbeitenden dreiphasigen linearen Asynchronmotors mit Grammeschen Ringwicklungen$

Fig. 2 im Grundriß die Arbeitsfläche eines Primärteils eines Motors ähnlich demjenigen nach Fig. 1, der
jedoch an der Oberfläche verlaufende Wicklungen besitzt;

Fig. 3 perspektivisch eine zur Verwendung als Wicklung des Primärteils nach Fig. 2 geeignete Spule;

Fig. 4- im Gründriß die Arbeitsfläche eines mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden linearen Asynchronmotors mit an der Oberfläche verlaufenden Wicken;

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23,10.72

Fig. 5 perspektivisch eine zur Verwendung als Wicklung des Primärteils nach Fig. 4 geeignete Spule;

Fig. 6 im Grundriß die Arbeitsfläche eines Primärteils ähnlich demjenigen nach Fig. 4, wobei dargestellt ist, auf welche Weise sich die Breite des Motors verringern läßt, ohne die Wicklungsteilung zu verkleinern;

Fig. 7 und 8 schematisch Wicklungen der in Fig. 1 bis 5 dargestellten allgemeinen Art, wobei gezeigt ist, auf welche Weise man die Polteilung in der Längsrichtung vergrößern kann, indem man" eine Spulenbreite vorsieht, die kleiner ist als die Polteilung;

Fig. 9 im Grundriß die Arbeitsfläche einer Abwandlung des Primärteils nach Fig. 1;

Fig. 10 im Grundriß die Arbeitsfläche des Primärteils eines mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motors mit einem mittleren Bereich, in dem sich geradlinige Wicklungen befinden, und mit an deren Enden angeordneten Wicklungen in Form von Waffelwicklungen;

Fig. 11 im Grundriß die Arbeitsfläche eines mit einem in der Querrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Primärteils ähnlich demjenigen nach Fig. 10;

Fig. 12 in einer teilweise weggebrochen gezeichneten perspektivischen Darstellung eine Abwandlung des ^rimärteils nach Fig. 11;

Fig. 1J einen Querschnitt des Kerns des Primärteils nach Fig. 12;

Fig. 14 einen Querschnitt einer abgeänderten Ausführungsform eines Kerns zur Verwendung bei dem Primärteil nach Fig. 12;

Fig. 15 im Grundriß einen Teil der Arbeitsfläche des Primärteils einer weiteren Ausführungsform eines mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden

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linearen Asynchronmotors %

Pig« 16 schematisch einen Schnitt längs der Linie XVI-XVI in Fig. 15j

Fig., 17 im Grundriß einen Primärteil ähnlich demjenigen nach Fig, 15₈ der jedoch einen Schnittbandkern für einen in der Querrichtung verlaufenden Fluß aufweist?

Fig. 18 im Grundriß die Arbeitsfläche des ^rimärteils einer mit einem Ε-Kern versehenen Weiterbildung des Primärteils nach Fig₀ 17I

Fig. 19 im Grundriß die Arbeitsfläche einer Weiterbildung des Primärteils nach Fig_o 17?

Fig, 20 in einem Figo 19 ähnelnden Grundriß eine weitere abgeänderte Wicklungsanordnung\ und

Fig. 21 im Querschnitt einen zur Verwendung in Verbindung mit jedem der anhand von Figo 1 bis 20 beschriebenen Primärteils verwendbaren Sekundärteil _o

In allen Figuren ist die Richtung der Relativbewegung des Sekundärteils gegenüber dem Primärteil bei den verschiedenen Ausführungsformen durch einen Pfeil A bezeichnet.

In Fig. 1 ist im Grundriß die Arbeitsfläche des Primärteils eines dreiphasigen linearen Asynchronmotors dargestellt. Insbesondere erkennt man einen klotzförmigen Primärteilkern 10, der als lückenloser Stapel aus querliegenden Lamellen ausgebildet ist. Die Wicklungen sind als Grammesche Ringwicklungen ausgebildet, bei denen die Rückleiter auf der von der Arbeitsfläche des Klotzes 10 abgewandten, zu ihr parallelen Fläche angeordnet sind» Die Wicklungen sind in Form von zwei Schichten angeordnet, die Wicklungen der inneren bzw. unteren Schicht, z.B₀ die. Wicklung 12, ist unter 45° in einer Richtung gegen die Bewegungsrichtung geneigt, und die Wicklungen der äußeren oder oberen Schicht, z.B. die Wicklung 14, sind gegen die

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*■* Ό *"■*

Bewegungsrichtung in der entgegengesetzten Richtung unter 45 geneigt. Wicklungen, die so aufgebaut sind, daß sie praktisch zwei übereinander liegende Sätze von Wicklungsleitern bilden, die auf der Arbeitsfläche des -^rimärteils angeordnet und gegen die Richtung der Relativbewegung in entgegengesetzten Richtung und unter gewöhnlich gleich großen Winkeln geneigt sind, werden im folgenden als "Waffelwicklungen" bezeichnet·, während diese Wicklungsform im folgenden als "Waffelform" bezeichnet wird. Motoren, bei denen sich die die beschriebene Waffelform aufweisenden •Wicklungen bis zu den Längskanten des Primärteils erstrecken, bieten den Vorteil, daß die in der Querrichtung wirksame magnetomotorische Kraft an den Längskanten praktisch gleich 'Null ist.

Bei dem Primärteil nach Fig. 1 entspricht jede Wicklung zwei vollständigen Polteilungen in der Breitenrichtung des Motors, und daher handelt es sich bei dem Motor grundsätzlich um einen mit einem in der Querrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motor mit einem Schnittbandkern. Die verschiedenen Wicklungen sind in der aus Fig. 1 ersichtlichen Weise an die zugehörigen Phasen angeschlossen.

Jeder Satz von Wicklungen würde dann, wenn er allein zur Wirkung käme, ein Feldmuster erzeugen, das parallel zu den Feldmustern der Wicklungen des anderen Satzes wandert. Die entgegengesetzte Schrägstellung des anderen Satzes von Wicklungen bewirkt, daß die in der Querrichtung verlaufende Komponente des wandernden Feldes neutralisiert wird, so daß die kombinierte Wirkung beider Sätze von Wicklungen darin besteht, daß in dem Sekundärteil ein rautenförmiges Muster von Strömen induziert wird, das nur in der Antriebsrichturig fortschreitet. Alle seitlich gerichteten Strommuster bilden stehende Wellen.

Man könnte einen Motor mit einem Ε-Kern auch herstellen, indem man dem Motor eine Breite gibt, die zwei Polteilungen entnpricht, wobei ein zentraler öl vorhanden

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ist, auf dessen beiden Seiten praktisch jeweils ein halber Pol angeordnet ist. Allgemeiner gesprochen kann die Breite des Primärteils jeder beliebigen geraden ganzen Zahl von Polteilungen entsprechen, vorausgesetzt, daß die Gesamtbreite des Motors nicht übermäßig groß wird« Entspricht die Breite des Motors nicht einer geraden ganzen Zahl von Polteilunge,: gibt diese Tatsache Anlaß zum Entstehen eines unerwünschten, in der Längsrichtung verlaufenden Flusses in dem Primärteil. Da bei dem Primärteil nach Fig« 1 die Wicklungsleiter auf der Oberseite der Arbeitsfläche angeordnet sind, muß die Breite des Luftspaltes zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil größer sein als die Gesamtdicke der Wicklungsleiter an den Punkten, an denen sich die die beiden Schichten bildenden Leiter kreuzen» Es ist möglich, die Breite des Luftspaltes zu verringern«) wenn man in die Arbeitsfläche des Kernklotzes des Primärteils Schlitze zum Aufnehmen der Tificklungsleiter einschneidet»

Gemäß Fig. 1 ist es möglich_s die Enden der Wicklungsleiter der beiden Sätze von Wicklungen miteinander zu verbinden, so daß die Verwendung von Rückleitungen auf der Rückseite des Kerns vermieden werden kann« Hierdurch läßt sich das Ausmaß von Streureaktanz erheblich verkleinern· Ein Primärteil, bei dem die Wicklungen ausschließlich auf der Oberseite des Kerns 10 angeordnet sind., ist in Fig. dargestellt. Auch in diesem Fall könnte man den Kern an seiner Oberseite mit Schlitzen versehen, um die Breite des Luftspaltes zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil zu verringern. Da gemäß Fig. 2 jede Phasenwicklung jetzt aus Leitern besteht, die sich abwechselnd in der oberen und der unteren Schicht erstrecken, würde es unmöglich sein, jede Phase als kontinuierlichen Stromkreis zu wickeln« Ein bevorzugtes Verfahren besteht darin, einen Satz von Polen der in Fig. 3 dargestellten Art in Form zweier Abschnitte vorzuformen und die Enden der Spulenabschnitte miteinander zu verbinden, nachdem die Spulenabschnitte mit dem Kern vereinigt worden ist. Der Abschnitt 20 nach Fig. 3

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tritt an die Stelle von Teile der unteren Schicht bildenden Leitern_t während der Abschnitt 22 Leiter ersetzt, die Teile der oberen Schicht bilden.

Die Forderung, daß bei mit in der Querrichtung verlaufendem Fluß arbeitenden Motoren mit Waffelwicklungen die Breite mindestens zwei Polteilungen 'entsprechen muß, gilt nicht für mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitende Motoren. Fig. 4 zeigt im Grundriß die Arbeitsfläche des Primärteils eines mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motors mit Waffelwicklungen· Der Kern 24 ist nur schematisch dargestellt; es sei jedoch bemerkt, daß sich der Kern tatsächlich abs sich in der Längsrichtung erstreckenden Lamellen zusammensetzt; betrachtet man die mit R bezeichnete rote Phasenwicklung, erkennt man, daß die Breite des Primärteil bzw. des Motors einer Polteilung entspricht.

Fig. 5 zeigt perspektivisch eine Spule, die der in Fig. 3 dargestellten ähnelt, jedoch zur Verwendung als Bestandteil der Wicklung nach Fig. 4 geeignet ist. Hierbei tritt der Abschnitt 25 an die Stelle der in der unteren Schicht liegenden Leiter, während der Abschnitt 26 in der oberen Schicht liegende Leiter ersetzt.

Fig. 6 zeigt einen Teil des Primärteils eines mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motors mit Waffelwicklungen, deren Breite kleiner ist als eine Polteilung. Auch in diesem Fall ist der Kern 36 des Primärteile nur schematisch dargestellt, und die mit R bezeichneten roten Phasenleiter 38 sind mit kräftigen Linien dargestellt. Um eine Breite zu erzielen, die geringer ist als eine Polteilung, sind die Wicklungen allgemein rhombusförmig ausgebildet.

Aus Fig. 7 und 8 ist ersichtlich, auf welche Weise man die Forderung, daß ein Primärteil mit einer genauen Waffelform eine Breite haben muß, die einer ganzen Zahl von

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Polteilungen in der Querrichtung entspricht, umgehen kann, indem man Spulen vorsieht, deren Breite kleiner ist als die · Polteilung, Wie bei einer solchen Anordnung zu erwarten, ergeben sich hierbei Nachteile, z.B. ein zusätzlicher Ohmscher Verlust in dem Primärteil. Pig. 7 zeigt schematisch den Wicklungsverlauf bei einem Primärteil mit waffelförmigen Wicklungen, bei denen die Spulenbreite nicht kleiner ist als die Polteilung. Die Polteilung in der Laufrichtung ist in fig. 7 durch die Strecke ρ bezeichnet» Pig. 8 zeigt schematisch eine Weiterbildung der Wicklung nach Pig. 7» bei der die Spulenbreite kleiner ist als die Polteilung. In diesem Pail entspricht die Polteilung in der Laufrichtung· der Strecke p'.

Pig«. 9 veranschaulicht eine Abwandlung des 2?rimärteils nach Pig. 1, bei der sich die Waffelform nicht über die ganze Arbeitsfläche des Kerns 4-0 des Primärteils erstreckt. Um dies zu ermöglichen, ist der Kern 40 auf beiden Längsseiten mit je einem Satz von in seitlicher Richtung verlaufenden Schlitzen 42 versehen. Der gezeigte Primärteil weist Grammesche Eingwicklungen auf, und mit Ausnahme der den Enden des Motors benachbarten Wicklungen erstreckt sich jede Wicklung von einem der seitlichen Schlitze aus zur entgegensetzten Längsseite des Primärteils. Somit haben die Wicklungen in dem mittleren Bereich, der durch die inneren Enden der beiden Sätze von seitlichen Schlitzen abgegrenzt ist, die beschriebene Waffelform. Die verbleibenden Teile der Arbeitsfläche des Primärteils sind von Wicklungsabschnitten überdekct, die gegen die Laufrichtung Jeweils nur in einer Richtung geneigt sind® Daher werden innerhalb dieser Pläehen Wanderfelder erzeugt, die eine seitliche Komponente aufweisen» Die resultierenden seitlichen Kräfte, die auf der einen Seite des Primärteils erzeugt werden_s gleichen genau die auf der anderen Seite erzeugten seitlichen Kräfte aus₉ vorausgesetzt, daß die seitlichen Abschnitte, einem Werkstoff des Sekundärteils gegenüber liegen,, d@r auf beiden Seiten die gleiche Breite und Dicke hat» Gibt man dem Sekundärteil

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die gleiche Breite, wie sie der -^rimärteili hat oder eine etwas geringere Breite, und wählt man die Richtungen der Wanderfelder so, daß jeder seitliche Abschnitt auf den Primärteil eine nach außen gerichtete Kraft ausübt, wird der Primärteil bestrebt sein, in Fluchtung mit dem Sekundärteil zu verbleiben, denn wenn sich der Primärteil in einer bestimmten seitlichen ,Richtung bewegt, liegt der Sekundärteil einem kleineren Abschnitt des seitlichen Teils des Motors in der Richtung gegenüber, in welcher sich der Primärteil verlagert hat, wodurch die in dieser Richtung auf den Primärteil wirkende seitliche Kraft verkleinert wird. Hierbei liegt der gesamte seitliche Abschnitt des Primärteils auf der anderen Seite weiterhin dem Sekundärteil gegenüber, und daher wird die in der anderen Richtung wirkende seitliche Kraft nicht verkleinert, so daß eine Zentrierkraft erzeugt wird. Wenn man den Primärteil nach Fig. 1 in der aus Fig. 9 ersichtlichen Weise abändert, kann man somit dafür sorgen, daß eine solche Zentrierkraft zur Wirkung kommt. Ebenso wie bei der Ausführungsform nach Fig. 1 ist es möglich, in die Arbeitsfläche des Primärteils Schlitze zum Aufnehmen der Wicklungsleiter einzuschneiden, so daß sich die Breite des Luftspaltes zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil verringern läßt.

Fig. 10 zeigt einen Teil der Arbeitsfläche des Primärteils eines Motors, bei dem es sich grundsätzlich um einen auf bekannte Weise ausgebildeten, mit einem in der Längsrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motor mit einer nur auf einer Fläche angeordneten Wicklung handelt. Der mittlere Bereich des Primärteilkerns ist mit einem Satz von Zähnen 4-8 versehen, die durch Schlitze getrennt sind. Jedoch sind die Leiter an den Enden der Wicklungen nicht auf der Außenseite des Kerns angeordnet, sondern waffeiförmig ausgebildet und in entsprechend geformten Schlitzen der seitlichen Abschnitte 50 und 52 des Kerns untergebracht. Somit sind die Enden der Wicklungen mit dem Sekundärteil gekoppelt, so daß Verluste an diesen Teilen der Wicklungen im wesentlichen vermieden werden.

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Die Waffelform kann auch angewendet werden, um die Verluste an den Enden der Wicklungen bei anderen Bauarten von linearen Asynchronmotoren zu verringern. Beispielsweise ist es möglich, eine Konstruktion ohne Zähne zu schaffen, bei der die Wicklungsleiter in dem Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil liegen. Bei einer weiteren Variante können Zähne für den mittleren Teil der Wicklungsleiter, jedoch nicht für die Waffelformen auf beiden Seiten vorgesehen werden.

Die Waffelform läßt sich auch bei den Wicklungsenden von mit einem in der Querrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motoren anwenden· Fig. 11 zeigt schematisch im Grundriß die Arbeitsfläche des Primärteils eines mit einem in der Querrichtung verlaufenden Fluß arbeitenden Motors mit einem Schnittbandkern. Der Kern weist, zwei Reihen von sich in der Querrichtung erstreckenden Zähnen 58 und 60 auf, welche die Grundform der Schnittbandkernkonstruktion bilden und durch eine waffeiförmige Anordnung von Zähnen 62 getrennt sind. Auf den Außenseite der Reihen von Zähnen 58 und 60 sind weitere waffeiförmige Anordnungen von Zähnen 64 und 66 vorhanden. Die mittlere waffelförmige Anordnung von Zähnen 62 ermöglicht es dem Fluß, eine Kopplung mit dem gegenüber liegenden mittleren Abschnitt des Sekundärteils zu bewirken, und die seitlichen waffeiförmigen Anordnungen von Zähnen 64 und 66 bewirken eine erhebliche Verringerung der Verluste .an den Wicklungsenden.

Gemäß der Erfindung ist es ferner möglich, die Ausführungsform nach Fig. 11 auf mehrfache Weise, abzuwandeln. Beispielsweise sind bei einer nicht dargestellten Ausführungsform ohne Zähne die Wicklungen auf der Oberseite eines Primärteils angeordnet, der eine ebene Arbeitsfläche besitzt. Alternativ können die Sätze von querliegenden Zähnen 58 und 60 vorhanden sein, während die waffelförmigen Anordnungen von Zähnen fortgelassen sind. Alternativ kann man die äußeren waffelförmigen Wicklungen durch auf bekannte Weise ausgebildete Wicklungsenden ersetzen und waffeiförmige

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Wicklungen mit Zähnen oder ohne Zähne nur zwischen den beiden Anordnungen von seitlichen Zähnen vorsehen. Bas anhand von Fig. 3 und 5 beschriebene Herstellungsverfahren läßt sich bei jeder der Ausführungsformen nach Fig. 71 9i und 11 anwenden.

Die Erfindung ist ferner bei Kybridenmotoren anwendbar, d.h. bei Motoren, die grundsätzlich als mit in der Querrichtung verlaufendem Fluß arbeitende Motoren ausgebildet sind, bei denen jedoch ein bestimmter Prozentsatz des Flusses in der Längsrichtung verläuft, wie es in der Patentanmeldung P 20 46 021 und 3 beschrieben ist. Ein Motor dieser Bauart, bei dem eine relativ geringe Kopplung durch eine waffelförmige Wicklung zwischen parallelen Anordnungen von sich in seitlicher Richtung erstreckenden Zähnen auftritt, ist in Fig. 1 der Patentanmeldung P 22 21 119.4 dargestellt. Eine bevorzugte Konstruktion ist jedoch in Fig. 12 und 13 der vorliegenden Patentanmeldung gezeigt} in diesem Fall setzt sich der Kern des Primärteils aus zwei Sätzen von Längslamellen 70 und 72 zusammen, die mit querliegenden Zähnen versehen und magnetisch durch einen Satz von Querlamellen 74 miteinander verbunden sind. Gemäß Fig. 12 slnft die Querlamellen 74 im wesentlichen T-förmig ausgebildet. Der sich zwischen den Stapeln aus den Längslamellen 70 und 72 erstreckende Schaftabschnitt 76 jeder Querlamelle 74 ragt bis zum Boden 78 der Schlitze der Längslamellen nach unten.

Fig. 14 zeigt eine abgeänderte Ausführungsform, bei der die in Fig. 12 und 13 dargestellten Querlamellen 74 durch E-förmige Lamellen 80 ersetzt sind, die seitlich über die Längskanten der Stapel von Längslamellen 70 und 72 hinausragen, um ähnlich wie bei der Anordnung nach Fig. 10 eine Kopplung mit in Fig. 14 nicht dargestellten waffeiförmigen Wicklungsenden zu bewirken.

Bei nicht dargestellten Abwandlungen der Ausführungsformen nach Fig. 12 und 13 bzw. nach Fig. 14 sind auf dem Querlamellenstapel Zähne zum Aufnehmen waffeiförmiger

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Wicklungen vorhanden«

Ferner sind durch die Erfindung verschieden© Ausführungsformen geschaffen worden₉ dia den in Figo 11 "bis 14 dargestellten und den nicht gezeigten Abwandlungen dieser Ausführungsformen ähneln, und "bei denen der Motor grundsätzlich als mit einem in der Querrichtung verlaufenden Fluß arbeitender Motor mit einem E-f örmigen. Kern ausgebildet ist.

Im folgenden werden mehren© weiter© Ausführungsformen der Erfindung beschrieben,, bei denen sich die Wicklungsleiter sowohl parallel als auch gha raeht@a Winkel aur Laufrichtung des Motors erstreckest Fig.o 15 ^&d 16 aaigen den Primärteil eines mit einem Längsfeld ®rb©itend©n Motors mit zwei Schichten, die sich aus konzentrischen Wicklungen zusammensetzen» Der Kern 86 besteht aus Längslamellen und weist eine regelmäßige Anordnung von rechteckigen Zähnen auf, die durch Längs- und Querschlitz© getrennt sind, welche sich über die ganze Arbeitsfläche des Primärteilkerns erstrecken. Gemäß Fig. 15 weist jede sich über die Breite des Motors erstreckend© Querreihe von Zähnen sieben Zähne aufφ Die Wicklungen sind in Form von zwei Schichten angeordnet,, und Jede Schicht ist als Satz von Phasengruppen ausgebildet, von denen sich jede aus vier konzentrischen Wicklungen zusammensetzt« Die innerste Wicklung jeder Phasengruppe umgiht einen einzigen ZaIm₉ die zweite Wicklung umgibt neun Zähne, die dritte Wicklung umgibt 25 Zähne, und die sich über die ganze Breite des Motors erstreckende vierte Wicklung umgibt 49 Zähne ο Die nächst® Phasengrupp® innerhalb der gleichen Schicht ist um ©inen Zaha aentriart_s d©r in der Längsmittelebene des Motors liegt und ra aeht Zahn© gegenüber dem Zahn versetzt ist, um w@leh© di© vorangehend® Gruppe zentriert ist_o Somit ist swisehsn &to1 benachbarten Phasengruppen eine Querreihe von Zähnen vorhandsa₉ di® nicht von Wicklungen der einen oder anderen Phasengrupp© umgeben sind. Um den mittleren Zahn diega^ Beifoe' bist ein® in der anderen Schicht liegende Phasengruppe zentriert» Bei dieser

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Anordnung nimmt Jeder Schlitz nicht mehr als eine Wicklung Jeder Schicht auf. Gemäß Fig. 15 ist der Erregerstrom innerhalb der einen Schicht an Jedem Punkt längs des Motors um 120° gegenüber dem Erregerstrom in der anderen Schicht phasenvereetzt.

Gemäß der Erfindung ist. es möglich, mit einem Querfeld arbeitende Abwandlungen des Motors nach Fig. 15 und 16 zu schaffen. Fig. 17 zeigt einen mit einem Querfeld arbeitenden Primärteil mit einem Schnittbandkern. Die Lamellen des Kerns 90 erstrecken sich im rechten Winkel zur Laufrichtung des Motors. In Fig. 17 ist nur eine Spulen-•gruppe einer Wicklungsschicht dargestellt. Man erkennt, daß sich diese Spulengruppe aus zwei Sätzen konzentrischer Wicklungen zusammensetzt, die um die Zähne 92 und 94- zentriert sind und Jeweils einen Phasenpol bilden. Die Wicklungen der anderen Schicht, die über den dargestellten Wicklungen anzuordnen sind, sind um die Zähne 96, 98, 100 und 102 zentriert .

Fig. 18 zeigt eine E-Kern-Variante des Motors nach Fig. 17» bei der sich die Lamellen des Kerns 104 wiederum in der Querrichtung erstrecken. Für Jede Phase sind die äußeren Pole des Ε-Kerns durch einzelne Wicklungen 106 und 108 definiert, während der mittlere Pol einen Satz von zwei konzentrischen Wicklungen 110 und 112 aufweist. Der Motor nach Fig. 18 unterscheidet sich von den Motoren nach Fig. bis 17 dadurch, daß die innere Wicklung Jedes Satzes von konzentrischen Wicklungen anstelle eines einzigen Zahns in der Querrichtung zwei Sätze von Zähnen umschließt. Gemäß der Erfindung ist es möglich, dafür iu sorgen, daß die innere Wicklung eines Satzes von konzentrischen Wicklungen sowohl in der Längsrichtung als auch in der Querrichtung Jede beliebige Zahl von Zähnen umschließt, doch ist es hierbei gewöhnlich vorzuziehen, den Kern unter Fortlassung bestimmter Schlitze mit einer ungleichmäßigen Anordnung von Zähnen zu versehen.

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Fig. 19 zeigt eine Abwandlung des anhand von Fig» 16 ■beschriebenen, mit einem Querfeld arbeitenden Primärteil mit einem Schnittbandkern. Die Wicklungen jeder Phasengruppe sind gegen die entsprechenden Gruppen auf der entgegengesetzten Seite der Mittellinie des Motor® derart schräg versetzt, daß in jeder Querebene des Motor» nach innen wandernde leider erzeugt werden* Wie schon anhand von. Fig. 9 beschrieben, können solche nach innen wanderntea. Felder dazu dienen, seitliche Stabilisierungskräfte zu erzeugen. Der Primärteil 110 weist natürlich Querlamellen auf, und drei Wicklungen 113, 114- und 116 bilden eine Phasengruppe, während drei ähnliche Wicklungen 118, 120 · und 122 die andere Phasengruppe bilden. Aus Fig« 19 ist ersichtlich, daß sich an bestimmten Punkten, ζ.Β_ο dem Punkt 124, zwei Wiclungen der gleichen Schicht kreuzen_s und daß die Tiefe der Schlitze daher auereichen muß, um an einem solchen Punkt mindestens drei Wickluagsschichten aufzunehmen.

Fig. 20 zeigt eine Abwandlung des Motors nach Fig. 19, bei der ein überkreuzen von Wicklungen ein und derselben Schicht vermieden ist. Der Kern 110 ist unverändert, doch wird jede Phasengruppe durch einen Sats von drei konzentrischen Wicklungen, z.B. die Wicklungen 126, 128 und 130, gebildet.

Ferner ist es gemäß der Erfindung möglich^ die anhand von Fig.15 bis 20 beschriebenen Motoren auf eine nicht dargestellte Weise dadurch abzuwandeln, daß man die Arbeitsfläche des Kerns nicht mit Zähnen versieht, und daß man die Wicklungen in dem Luftspalt zwischen dem Primärteil und dem Sekundärteil anordnet.

Fig. 21 zeigt im Querschnitt einen Sekundärteil eines linearen Asynchronmotors, der zur Verwendung in Verbindung mit jedem beliebigen der vorstehend beschriebenen Primärteile geeignet ist. Zu diesem Sekundärteil gehSrt eine Reaktionsplatte 132 in Form eines FlachmaterialStücks aus einem elektrisch leitenden Werkstoff, z.B. Aluminium, und

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außerdem ist ein Sekundärteilkern 134- vorhanden, der als rechteckiger Stapel von Lamellen aus magnetischem Werkstoff ausgebildet ist. Bei Motoren, "bei denen in dem Sekundärteil ein Querfeld auftritt, erstrecken .sich, die Lamellen in der Querrichtung, und bei Motoren, bei denen im Sekundärteil ein Längsfeld zur Wirkung kommt, erstrecken sich die Lamellen in der Längsrichtung.

Bei den Ausführungsformen, bei denen die Wicklungen nicht in Schliteen in der Arbeitsfläche des Primärteils liegen, sind die Wicklungen in unmittelbarer Nähe der Arbeitsfläche angeordnet. Es ist möglich, doppelseitige lineare Asynchronmotoren zu konstruieren, bei den Primärteile verwendet werden, die jeder beliebigen der vorstehend beschriebenen Ausführungsformen entsprechen.

Ferner läßt sich die Erfindung bei einphasigen linearen Asynchronmotoren anwenden, doch ist es in diesem Fall erforderlich, gesonderte Starteinrichtungen vorzusehen.

Die erfindungsgemäßen linearen Asynchronmotoren eignen sich insbesondere zur Verwendung bei Transportsystemen für hohe Geschwindigkeiten, z.B. bei durch Gleise geführten, mit einem Bodeneffekt arbeitenden Fahrzeugen.

Patentansprüche: 309817/08R3

Claims (22)

1. PATEITiSSPStCHE

   .1. J Primärteil für einen linearen Asynchronmotor mit einem langgestreckten Kern aus magnetischem ¥/erkstoff unä sich über die Arbeitsfläche des Kerns erstreckenden Wicklungsleitern, dadurch gekennzeichnet ₉ <i&ß Wicklungsleiter eine parallel zur Längsachse des Motors ver laufende Komponente aufweisen und so angeordnet sind₉ daß sie beim Betrieb des Motors Linien von konstanter ETuB=- phase an der Arbeitsfläche des Kerns kreuzen_o
2. 2. Primärteil für einen linearen Asynchronmotor mit einem Kern aus magnetischem Werkstoff und sich über die Arbeitsfläche des Kerns erstreckenden Wicklungsleitern, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungsleiter mindestens auf einem Teil der Arbeitsfläche in zwei übereinander liegenden Gruppen angeordnet sind₈ die gegen die Längsachse des Motors in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und daß die beiden Gruppen von Wicklungsleitern in unmittelbarer Nähe des magnetischen Kerns angeordnet sind, um sie mit dem Kern magnetisch zu koppeln.
3. 3. Primärteil nach Anspruch 2_S dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Gruppen von Wicklungsleitern gegen die Längsachse des Motors unter gleich großen Winkeln und in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind»
4. 4. Primärteil nach Anspruch 2 oder 3_S dadurch gekennzeichnet , daß die beiden Gruppen von Wicklungsleitern in Schlitzen an der Arbeitsfläche dos Kerns angeordnet sind.
5. 5>. Primärteil nach einem der Ansprüche 2 bis v, indurch gekennzeichnet, daß sich die beiden ube.reLa-

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   ander liegenden Gruppen von Wicklungsleitern über die ganze Arbeitsfläche des Kerns erstrecken.
6. 6. Primärteil nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern so ausgebildet ist, daß er einen Fluß im rechten Winkel zur Längsachse des Motors weiterleitet.
7. 7. Primärteil nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jede Wicklung über die Breite dee Motors hinweg zwei vollständige P_olteilungen bildet (Fig. 1 und 2).
8. 8. Primärteil nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß Rückleitungen bildende Leiter auf der von der Arbeitsfläche des Kerns (10) abgewandten Seite des Kerns und parallel zu den entsprechenden Leitern (14) auf der Arbeitsfläche angeordnet sind (Fig. 1).
9. 9. Primärteil nach Anspruch 6 oder 7» dadurch gekennzeichnet, daß einander benachbarte Enden der Wicklungsleiter der beiden Gruppen miteinander verbunden sind, so daß die Wicklungsleitung der einen Gruppe Rückleitungen für die andere Gruppe bilden (Fig. 2 und 3).
10. 10. Primärteil nach Anspruch 5» dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (24; 36) so ausgebildet ist, daß er den Fluß parallel zur Längeach·· des Motors weiterleitet (Fig. 4 bis 6).
11. 11. Primärteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß eine erste Gruppe der Gruppen von übereinander liegenden Wicklungen auf einer Seit· des Kerns über die Wicklungen der zweiten Gruppe hin_ ausragt, und daß die Wicklungen der zweiten Gruppe von übereinander liegenden Wicklungen auf der anderen Seite des Kerns (40) über die erste Gruppe hinausragen (Fig. 9)·

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12. 12. Primärteil nach einem der Ansprüche 2 bis 4, dadurch gekennzeichnet , daß ein Teil der Arheitsflä- ** ehe des &erns, über den hinweg sich die beiden übereinander liegenden Gruppen von Wicklungsleitern erstrecken,, auf einer Seite durch eine Zone abgegrenzt ist, in der sich Wicklungsleiter im rechten Winkel zur Längsachse des Motors erstrecken, und daß diese im rechten Winkel sur Längsachse de» Motors verlaufenden Leiter an der Begrenzung dieser Zone mit zugehörigen geneigten Wicklungsleitern verbunden sind.
13. 13. Primärteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet , daß der Kern so ausgebildet ist, daß er einen Fluß parallel zur Längsachse des Motors weiterleitet, und daß eine Zone, in der sich Wicklungsleiter im rechten Winkel zur Längsachse des Motors erstrecken, auf beiden Seiten durch Zonen abgegrenzt ist₈ denen zwei Gruppen von übereinander liegenden Wicklungen zugeordnet sind, weiche gegen die Längsachse des Motors in entgegengesetzten Eichtungen geneigt sind (Fig» 10)_β
14. Primärteil nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern (74-$ 80) so ausgebildet ist, daß er einen Fluß im rechten Winkel zur Längsachse des Motors weiterleitet₉ und daß die beiden übereinander liegenden Gruppen von Wicklungen auf beiden Seiten durch Zonen abgegrenzt sind, in denen sich Wicklungsleiter im rechten Winkel zur Längsachse des Motors erstrecken (Fig. 11 bis 14)o
15. 15. Primärteil nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, daß die beiden Zonen, in denen sich Wicklungsleiter im rechten Winkel zur Längsachse des Motors erstrecken, auf den von den beiden übereinander liegenden Gruppen von Wicklungen abgewandten Seiten durch weitere ' Zonen der Arbeitsfläche abgegrenzt sind, über die hinweg sich weitere Paare von übereinander liegenden Gruppen von Wicklungsleitern erstrecken, die gegen die Längsachse des Motors in entgegengesetzten Richtungen geneigt sind, und

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    -²⁰" 22U196

    daß die Wicklungsleiter dieser zusätzlichen Paare von Gruppen in unmittelbarer Nähe des magnetischen Kerns des Primärteils angeordnet sind, um sie mit dem Kern magnetisch zu koppeln (Tig. 11 und
16. 16. Primärteil nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern außerdem so ausgebildet ist, daß er einen Fluß parallel zur Längsachse des Motors weiterleitet (Fig. 12 bis 14).
17. 17. Primärteil für'einen linearen Asynchronmotor mit einem Kern aus magnetischem Werkstoff, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein Teil der Arbeitsfläche des Kerns durch einen ersten Satz von parallelen Schlitzen und einen zweiten Satz von parallelen Schlitzenin eine Anordnung von Zähnen unterteilt ist, daß die Schlitze des ersten Satzes parallel zur Längsachse des Motors und die Schlitze des zweiten Satzes im rechten Winkel zur Längsachse des Motors verlaufen, und daß in den Schlitzen an-

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    geordnete Wicklungsleiter Afc GtEuppen TfVtT ausgewählte^: be- / nachbartq/f Zähne;** zusamme, die Kerne für Phasengruppen bilden.
18. 18. Primärteil nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, daß der magnetische Kern so ausgebildet ist, daß r einen Fluß im rechten Winkel zur Längsachse des Motors weiterleitet.
19. 19. Primärteil nach Anspruch 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungsleiter zwei Schichten bilden, und daß jede Schicht einen Satz von Phasengruppen konzentrischer Wicklungsleiter aufweist, die so ausgebildet und angeordnet sind, daß beim Betrieb des Asynchronmotors der Erregerstrom in einer Schicht an jedem beliebigen Punkt längs des Primärteils gegenüber dem Erregerstrom in der anderen Schicht um 120° phasenverschoben ist (Fig. 15 und 16).

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20. 20. Primärteil nach Anspruch. 18, dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen zwei Schichten bilden, daß sich jede Schicht aus einem Satz von Paaren konzentrischer Wicklungen zusammensetzt, daß die konzentrischen Wicklungen jedes Paars nebeneinander angeordnet sind, daß die Mittellinien der Wicklungsgruppen der einen Schicht mit der Begrenzungslinie zwischen benachbarten Wicklungsgruppen der anderen Schicht zusammenfallen, und daß die Wicklungsgruppen jedes Paars so geschaltet sind, daß beim Betrieb des Asynchronmotors der Primärteil als Primärteil mit einem Knickbandkern zur Wirkung kommt (Pig. 17).
21. 21. Primärteil nach Anspruch 19» dadurch gekennzeichnet, daß die Wicklungen zwei Schichten bilden, daß sich jede Schicht aus mehreren Sätzen τοη drei Wicklungsgruppen zusammensetzt, die nebeneinander so angeordnet sind, daß die Mittellinien der Wicklungsgruppen der einen Schicht mit den Begrenzungslinien zwischen benachbarten Wicklungsgruppen der anderen Schicht zusammenfallen, und daß die Schaltung bei jeder Wicklungsgruppe derart ist, daß der Primärteil beim Betrieb d©s Isynchroa^otors als Primärteil mit einem Ε-Kern srar Wirkung kommt (fig«. 18) ·
22. 22. Primärteil nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet , daß die Wicklungen jeder Phasengruppe gegenüber der entsprechenden Phasengruppe auf der entgegengesetzten Seite der Längsachse des Motors schräg Yersetzt bzw. gestaffelt sind, so daß sie beim Betrieb des Motors in jeder beliebigen Querschnittsebene des Motors nach innen wandernde Felder erzeugen (Mg₀ 19 und 20).

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